發(fā)布時(shí)間：2021-03-18 21:06

　　半導(dǎo)體激光器因?yàn)槠滢D(zhuǎn)換效率高、波段廣、體積小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)受到了國(guó)內(nèi)外科學(xué)家研究的追捧。由于半導(dǎo)體激光器依靠電源注入載流子工作,輸入電流的微小變化可能會(huì)導(dǎo)致輸出激光波長(zhǎng)、幅值、超調(diào)等參數(shù)的變化,所以電源的優(yōu)劣對(duì)其工作性能至關(guān)重要,因此對(duì)半導(dǎo)體激光器電源研究十分具有價(jià)值。首先,通過(guò)分析了半導(dǎo)體激光器工作原理,確定出半導(dǎo)體激光器對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的具體要求。所研究的半導(dǎo)體激光器電源工作在準(zhǔn)連續(xù)脈沖模式,即輸出電流近似為矩形波,其波形上升沿和下降沿盡可能陡,在到達(dá)設(shè)定值時(shí)平滑無(wú)過(guò)沖;輸出電壓要達(dá)到激光器伏安特性中額定電流對(duì)應(yīng)的電壓。結(jié)合以上兩點(diǎn)輸出要求,所設(shè)計(jì)的激光器電源主要分為充電和放電兩個(gè)環(huán)節(jié)。其次,在脈沖電源最核心的脈沖放電環(huán)節(jié),根據(jù)準(zhǔn)連續(xù)工作模式的脈沖電源輸出指標(biāo),提出了采用工作于線性狀態(tài)的MOSFET作為主功率開(kāi)關(guān)管的方案,即通過(guò)控制MOSFET柵源電壓進(jìn)而對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行控制,并結(jié)合閉環(huán)電路,確保輸出電流平滑穩(wěn)定無(wú)過(guò)沖。此外,為了滿足半導(dǎo)體激光器脈沖電源大功率輸出要求,論文采用了增加MOSFET并聯(lián)數(shù)量的方案以提升電源輸出電流等級(jí)和通過(guò)多放電模塊級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)提升電源輸出電壓等級(jí)的方案。針對(duì)開(kāi)... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)示意圖

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-計(jì)中更為困難[27]。國(guó)外在激光器電源研究中取得了許多先進(jìn)成果，尤其在英國(guó)、美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家，其激光器研究技術(shù)一直處于領(lǐng)先地位并走向成熟化道路[28]。比較典型的有英國(guó)BOHER公司的LSM-380AC-5000-20型號(hào)電源，如圖1-2所示，輸出工作電壓5kV到20kV，輸出電流0~250mA，脈沖重復(fù)頻率從連續(xù)模式到3kHz，最小脈沖寬度300μs；NorthropGrumman公司的ED4P-AXA型號(hào)的脈沖電源，最大輸出電壓350V，最大輸出電流300A，最大脈沖寬度50ms，工作頻率10kHz~100kHz[29]。圖1-2英國(guó)BOHER公司LSM-380AC-5000-20型號(hào)電源相比國(guó)外的激光器電源研究公司，國(guó)內(nèi)的起步較晚但是也取得了一些可觀的成果。目前生產(chǎn)半導(dǎo)體激光器電源的國(guó)內(nèi)廠商主要有武漢新特光電公司、大連泰思曼科技有限公司、中山科雄電源公司、北京吉泰基業(yè)科技有限公司等。這些公司所研制的半導(dǎo)體激光器電源型號(hào)和主要參數(shù)見(jiàn)表1-1所示：表1-1國(guó)內(nèi)公司半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電源主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)最大輸出電壓/V最大輸出電流/A脈沖寬度/μs重復(fù)頻率/Hz產(chǎn)品型號(hào)公司名稱30035050~10001~1kSF350新特光電200350CWCWSF550新特光電1530005000~4000025~200PGM300科雄電源12060CWCWGTDC12060吉泰基業(yè)科技10k100.3~1001~10kTP3090泰思曼科技40k0.25CWCWTP3080泰思曼科技

第1章緒論-5-本文對(duì)半導(dǎo)體激光器電源的研究做了詳細(xì)的闡述說(shuō)明，首先完成了單模塊放電單元的脈沖電源樣機(jī)，其輸出電壓范圍0~350V，脈沖電流輸出范圍0~210A，脈沖寬度0~200μs，重復(fù)頻率0~100Hz可調(diào)；其次為了提升脈沖電源的輸出電壓和輸出功率，完成了雙模塊放電單元級(jí)聯(lián)實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)參數(shù)為輸出電壓650V，輸出電流0A~210A，脈沖寬度0μs~200μs，重復(fù)頻率100Hz，輸出電壓電流可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合調(diào)節(jié)。1.3脈沖功率技術(shù)簡(jiǎn)介激光器脈沖電源的主要有三個(gè)組成部分：初級(jí)電源、中級(jí)儲(chǔ)能裝置和脈沖成型網(wǎng)絡(luò)(PFN)。一般的激光器脈沖電源單次輸出時(shí)間極短，但是每次需要提供巨大的能量支撐供應(yīng)，所以常規(guī)的電源無(wú)法滿足其要求，而通過(guò)脈沖功率技術(shù)可以有效解決這一問(wèn)題，即先將初級(jí)電源提供的能量?jī)?chǔ)存在儲(chǔ)能裝置中，然后再根據(jù)激光器的輸入要求瞬間釋放能量。在激光器脈沖電源的組成之中，儲(chǔ)能裝置所占用電源體積最大、技術(shù)難度較高。為了滿足輕便性、小型化的要求，脈沖電源研究的首要任務(wù)就是對(duì)儲(chǔ)能裝置和其技術(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化。目前為止，現(xiàn)有的脈沖功率技術(shù)主要分為三類：電感型儲(chǔ)能、慣性儲(chǔ)能和電容型儲(chǔ)能，下面對(duì)這三種儲(chǔ)能方式進(jìn)行分析。電感式儲(chǔ)能脈沖電源主要分為兩大類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，XRAM拓?fù)浜蚼eatgrinder拓?fù)浼捌涓髯缘难苌負(fù)鋄30]。其中XRAM拓?fù)淙鐖D1-3a)所示，其工作原理是利用電感串聯(lián)時(shí)充電，在充電完成后并聯(lián)放電，以實(shí)現(xiàn)電流倍增的效果，它的顯著優(yōu)點(diǎn)是降低了開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)能力的要求。但是這種拓?fù)渲虚_(kāi)關(guān)管的配合較為困難，控制方法較為復(fù)雜不易實(shí)現(xiàn)。a)XRAM基本拓?fù)鋌)meatgrinder基本拓?fù)鋱D1-3電感式儲(chǔ)能脈沖電源

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3088933